日本產業技術綜合研究所（簡稱「產綜研」）全球首次利用氣體成功製作出了體積爲1立方厘米級的無裂紋單晶金剛石。此次採用容易擴大合成面積的氣體爲原料，製作出全球最大級的高品質晶體，這一成果是向實施大型晶圓邁出的重要一步。今後，透過加速開發採用金剛石的新一代功率半導體，並將其應用於各種電氣設備，能夠更加高效率地利用電力，有助於儘快實施節能型社會。
圖1：此次利用氣體制作的1立方厘米級單晶金剛石（左）和目前市售的利用高溫高壓法制作的單晶金剛石基底層（右）
功率半導體廣泛應用於電力基礎設施、汽車、鐵路車輛、工業設備及家電等各種產品和設備，是支撐這些產品和設備實施高性能化及節能化的重要器件。不過，目前市場上銷售的單晶金剛石基底層採用高溫高壓法制作，要想製作英寸尺寸的大型晶圓，需要使用非常大的沖壓機，從成本和技術方面來看很難實施，所以亟需確立能製作大面積晶圓的晶體成長技術。
此次，產綜研採用微波電漿CVD法，全球首次利用氣體成功製作了體積爲1立方厘米級的無裂紋單晶金剛石。採用以氣體爲原料的方法，能製作全球最大級的晶體。
另外，此次的成果不僅能應用於功率半導體等電子領域，預計還可應用於自旋電子領域。金剛石能在室溫和常壓下處理空間解析度較高的量子資訊等，因此有望進一步提高感測器和量子計算等的性能。
圖2：此次採用的微波電漿CVD法的概要
圖3：成長膜厚度對於晶體成長指標——拉曼光譜半高寬的依賴性
■爲利用以往的技術、●爲利用此次的長時間穩定成長技術製作的晶體的評測結果
文 JST客觀日本編輯部
